Diese Seite sagt, dass die Tropopause am Äquator höher liegt, weil:
Die Gravitationskraft von einem Punkt ist näher an ihm höher und nimmt mit zunehmender Entfernung von ihm ab. Da die Erde selbst am Äquator breiter ist, erfährt der Äquator weniger Schwerkraft, wodurch die Luft größere Höhen erreichen kann. Pole sind näher am Gravitationszentrum und erfahren eine höhere Schwerkraft.
Die Erde dreht sich mit einer Geschwindigkeit von 24 Stunden pro Drehung. Nicht nur der Boden, sondern auch die Atmosphäre dreht sich mit. Die Gasmoleküle an den Polen sind näher an dieser Rotationsachse, während die in Äquatornähe auf einem größeren Radius weiter entfernt sind. Daher erfährt die Luft am Äquator eine größere Zentrifugalkraft und bewegt sich weiter von der Erde weg.
Die Ausrichtung der Erde im Weltraum ermöglicht es, dass der Äquator näher an der Sonne liegt. Aufgrund dieser höheren Schwerkraft verformt sich die Atmosphäre leicht zur Sonne, während etwas mehr Luft von den Polen abgezogen wird.
Regionen in der Nähe des Äquators erhalten mehr Sonnenlicht als die Pole, wodurch sie heißer und weniger luftdicht sind. So erreichen äquatoriale Gase größere Höhen, um den gleichen Druck auszuüben wie an den Polen.
Gezeiteneffekt durch den Mond Genau wie die Gezeiten führt die Schwerkraft des Mondes zu einer Verformung der Atmosphäre. Da der Mond nahe am Äquator umkreist, wird die äquatoriale Dicke erhöht.
All dies scheinen plausible Faktoren zu sein, aber ich bin mir nicht sicher, was die Hauptgründe sind. Welche Faktoren tragen am meisten dazu bei und wie viel?
Für mich scheinen die Gründe 1, 2 und 4 die Hauptursachen zu sein. Spielen Gezeitenkräfte wirklich eine Rolle? Spielt die Entfernung zur Sonne wirklich eine Rolle? (Scheint lächerlich, weil die Sonne 150 Millionen Kilometer von der Erde entfernt ist, also sollten ein paar zusätzliche tausend Kilometer überhaupt keine Rolle spielen)
Gibt es einen Hauptfaktor, der einen viel größeren Unterschied macht als die anderen Faktoren?
Es gibt ein paar Möglichkeiten, wie die Atmosphäre am Äquator als "dicker" angesehen werden kann als an den Polen. Ein Sinn ist die Masse pro Flächeneinheit der gesamten Luft über dem Kopf, vom Meeresspiegel bis zum Weltraum, am Äquator im Vergleich zum Nordpol. Der atmosphärische Druck auf Meereshöhe, der im Wesentlichen ein Potential ist, ist im Jahresmittel im Durchschnitt weltweit ziemlich konstant.
Da der atmosphärische Druck das Gewicht pro Flächeneinheit der gesamten Luft darüber ist, müssen die Orte, an denen die Erdbeschleunigung gering ist, zwangsläufig mehr Luft in Bezug auf die Masse tragen, um den gleichen Druck zu erreichen, als die Orte, an denen die Erdbeschleunigung hoch ist. Die Gravitationsbeschleunigung auf Meereshöhe ist am Äquator etwas geringer als an den Polen, wodurch die Atmosphäre am Äquator ein kleines bisschen "dicker" ist als die Atmosphäre über dem Nordpol, um etwa ein halbes Prozent.
Dies ist ein winziger Effekt. Es ist nicht das, was die Leute meinen, wenn sie sagen, dass die Atmosphäre am Äquator dicker ist. Die Tropopause ist über äquatorialen Regionen (genauer gesagt über der intertropischen Konvergenzzone oder ITCZ ) erheblich höher als über Polarregionen. Die Tropopause kann am ITCZ 20 km über dem Meeresspiegel oder höher und an den Polen nur 4 km über dem Meeresspiegel liegen. Die Grenze zwischen der Troposphäre und der Stratosphäre ist am Südpol während Teilen des Winters im Wesentlichen nicht vorhanden.
Die geringe Abnahme der Gravitation (einschließlich der Zentrifugalbeschleunigung) von den Polen zum Äquator erklärt nur einen winzigen Teil dieser großen Änderung der Höhe der Troposphäre. Tatsächlich ist keiner der fünf in der Frage aufgeführten Gründe primär. Der Hauptgrund dafür, dass die Tropopausenhöhe am ITCZ ein Maximum erreicht, ist die allgemeine Zirkulation der Atmosphäre, wobei das ITCZ selbst eine Schlüsselrolle spielt.
In der ITCZ treffen sich die feuchtigkeitsbeladenen Passatwinde der nördlichen und südlichen Hemisphäre an der Oberfläche, werden aufgrund von Konvektion und latenter Hitze in große Höhen getrieben und trennen sich schließlich, um nahe der Spitze der Troposphäre nach Norden und Süden zu strömen. Es sind die starke Konvektion und die damit verbundenen sehr starken Gewitter, die durch dieses Zusammentreffen dieser Atmosphären entstehen, die die Tropopause am ITCZ in große Höhen treibt. Tropische Wirbelstürme und CAPE-getriebene Gewitter an anderen Orten können die Troposphäre ebenfalls in große Höhen treiben, aber dies sind vorübergehende lokale Effekte im Vergleich zu weltumspannenden ITCZ.
Die Polarregionen haben im Allgemeinen sehr wenig oder gar keine Konvektion. Oft leiden sie eher unter absteigender als aufsteigender Luft, wodurch die Tropopause nach unten gezogen wird. Die Tropopause wird auch bei den Jetstreams , insbesondere dem Polarjet, nach unten gezogen .
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